Elementos Finitos

Desde os primórdios da evolução o ser humano utiliza-se de diversos tipos de materiais para a fabricação de utensílios, equipamentos e máquinas. Em ordem crescente de complexidade, pode-se citar alguns exemplos de materiais utilizados pelo homem:

Pedras, madeiras e fibras; Bronze, ferro e outros metais; Borrachas e polímeros; Compostos cerâmicos, novas ligas, materiais compósitos.

A busca do material adequado para uma determinada aplicação pode trazer como resultado uma vasta lista de possibilidades. A escolha deve visar fatores tais como:

Propriedades (mecânicas, físicas, químicas, etc); Custo; Vida útil; Facilidade de obtenção e manipulação.

A ciência dos materiais busca a relação existente entre a estrutura dos materiais e suas propriedades. A estrutura de um material está relacionada ao arranjo interno de seus componentes, seja ao nível atômico, microscópico ou macroscópico.

A estrutura de um material depende de seu processamento. Havendo alterações estruturais, haverão também modificações nas propriedades do material e, conseqüentemente, em sua performance (Figura 1).

Processamento

Estrutura

Propriedades Performance

Tratamento térmico do aço (têmpera)

Formação da martensita Aumento da dureza

Aumento da resistência ao desgaste

Figura 1 – Inter-relacionamento entre o processamento dos materiais e sua performance.

Materiais de Construção Mecânica IV 5

1.1. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

Quando em uso, os materiais estão sujeitos a estímulos externos, os quais causam algum tipo de resposta. As propriedades dos materiais referem-se à magnitude da resposta em relação a determinado estímulo (Quadro 1).

Quadro 1 - Relação estímulo / resposta de algumas propriedades de materiais. Estímulo externo Resposta

Tensões externas Deformação

Aumento de temperatura Dilatação volumétrica